--道路桥梁工程概论第2章 道路建筑材料

❖ 法国1858年在巴黎用天然岩沥青修筑第一条地沥 青碎石路；
❖ 我国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。
第一节 概述
建筑材料的发展经历了一个很长的历史时期，是随着 人类社会生产力的发展而发展的。
❖ 天然的土、石、竹、木是占人类的主要建筑材料。
❖ 人类能够用黏土烧制砖瓦、用岩石烧制石灰、石膏 之后，建筑构件进入了人工生产阶段。
❖ (2) 多功能复合材料 利用复合技术生产的多功能材料、特 殊性能材料及高性能材料，将对提高道路建筑物的使用功能、 经济性及加快施工速度等有着十分重要的作用。
❖ (3) 工业废渣再利用材料 充分利用工业废渣生产建筑材料， 以保护自然资源和生态环境。
❖ (4) 节能材料 研制和生产低能耗(包括材料生产能耗和建筑 使用能耗)的新型节能建筑材料，可以降低建筑材料和建筑 物的成本以及建筑物的使用能耗，充分节约能源。
二、道路建筑材料在公路工程中的作用
❖ 1．材料是路桥工程结构物的物质基础 道路建筑材料质量的好坏，配制是否合理及选用是否适当等， 都直接影响结构物的质量，其性质对结构物的使用起着决定 性的作用。道路工程结构物终年裸露于自然环境中，承受瞬 时、反复荷载的作用，道路工程材料的性能和质量对结构物 的使用性能和工程寿命有着极为重要的影响。 2．道路建筑材料的使用与道路工程的造价密切相关 路桥工程材料方面的费用约占总工程费用的40％～60％。 有些重要工程甚至达70％～80％。合理地选择和使用材 料，对节约工程投资、降低工程造价具有十分重要的意义。
第二章 道路建筑材料
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 道路工程中常用的原材料 无机混合料 有机混合料 其他道路工程材料
第二章 道路建筑材料
❖ 知识目标
❖ 掌握无机混合料、有机混合料和其他道路工程材料的基本概念和分类。 ❖ 理解道路建筑材料的分类，道路桥梁工程结构对材料的要求、道路建筑
材料的技术标准、性能检测和质量控制、道桥工程所用材料应具备的基 本技术性能。 ❖ 了解道路工程材料的发展历史及趋势、道路建筑材料在公路工程中的作 用。
❖ 能力目标
❖ 能解释无机混合料、有机混合料和其他道路工程材料的基本概念和分类。 ❖ 能结合实际情况，指出各种建筑材料的类型。
第一节 概述
❖ 一、道路工程材料的发展历史及趋势
❖ 1. 道路工程材料的发展历史
❖ 公元前2000～3000年，人类就开始使用石膏和石灰砂浆作 为胶凝材料。
❖ 公元前16世纪至公元前11世纪的商朝殷墟中，考古学家发现 有碎陶片和砾石铺筑的路面，并出现了大型的木桥。
厂波特兰水泥生产的专利权。从这时起，人类社会进入厂人 工配制胶凝材料的新阶段。
第一节 概述
❖ 世界上最早的沥青路面是距今约3000年前的古巴 比伦仪仗大道。宽约20m，道路中间是由残损不 全的大块砖头和天然沥青铺成的沥青路面。
❖ 印加帝国在十五世纪采以用天然沥青修筑沥青碎 石路。
❖ 英国于1832～1838年，用煤沥青在格洛斯特郡 修筑了第一段煤沥青碎石路；
❖ 3．材料科学的进步可以促进路桥工程的技术发展 材料是促进道路桥梁工程技术发展的重要基 础，新材料的出 现和使用必然导致路桥工程建筑设计和施工工艺出现新的突 破，促进道路工程结构设计和施工工艺的发展。
三、道路桥梁工程结构对材料的要求
❖ 1. 道路工程结构用材料 ❖ （1）面层结构 直接承受用
❖ 2．桥梁工程结构用材料 ❖ 为支撑桥梁上部结构及其传递的荷载，桥梁的墩、
桩结构应具有足够的强度、承载能力；为抵抗环境 介质的侵蚀作用，桥梁的墩、桩结构具有良好的抗 渗透性、抗冻性和抗腐蚀能力。桥梁的上部结构将 直接承受车辆荷载、自然环境因素的作用，应具有 足够的强度、抗冲击性、耐久性等。用于桥梁结构 的中要材料有钢材、水泥混凝土钢筋混凝土，用于 桥面铺装层的沥青混合料及各种防水材料等。
中温度和湿度变化的直接影响，因此用于面层结构的材料应 有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。道路面 层结构中的常用材料主要是沥青混合料、水泥混凝土、粒料 和块料等材料。 ❖ （2）基层结构 基层在面层之下，主要承受面层传递下来 的车辆荷载的竖向应力，并将这种应力向下扩散到垫层和路 基中，为此基层材料应有足够的强度、刚度及扩散应力的能 力。常用的基层材料有结合料稳定类混合料、碎石或砾石混 合料、天然砂砾、碾压混凝上和素混凝上、沥青稳定集料等。 ❖ （3）垫层结构 垫层是介于基层和路基之间的结构层次，主 要作用是改善路基的湿度和温度状况，扩散由基层传来的荷 载应力，以减少路基变形，常用的垫层材料有碎石或砾石混 合料、结合料稳定类混合料等。
❖ 公元初年，为提高路的强度和抵抗水的侵蚀，古希腊人和罗 马人开始在石灰中掺入火山灰。
❖ 1796年，人们开始用天然水泥岩(黏土含量为20％一25％的
石灰)煅烧、磨细，制得天然水泥，罗马水泥问世。
❖ 由于天然水泥岩材料有限，人们开始人工配制水泥。1824
年，英国泥瓦工约瑟夫·阿斯普丁(Joseph Aspdin)首先取得
❖ 四、道路建筑材料的分类 ❖ 1. 按材料的化学成分分类 ❖ （1）无机材料 可分为金属材料(如钢、铁、铜、铝、各类
合金等)、非金属材料(如水泥、石灰、混凝土、砂浆、天然 石材、玻璃、烧土制品等)和金属—非金属复合材料{如钢筋 混凝土等)。 ❖ ① 砂石材料 是经人工开采的岩石或轧制碎石以及地壳表层 岩石经天然风化而得到的松散粒料。砂石材料可以直接应用 于铺筑道路或砌筑各种桥梁结构物，也可以作为集料来配制 水泥混凝土和沥青混合料。 ❖ ② 水泥与集料配制的水泥混凝土 是桥梁建筑中钢筋混凝土 和预应力钢筋混凝土结构的主要材料。石灰、粉煤灰、水泥 与土(或集料)拌制而成的稳定土广泛应用于路面基层，成为 半刚性基层的重要组成材料。水泥砂浆是各种桥梁圬工结构 物砌筑的重要结合料。 ❖ ③ 建筑钢材 是桥梁钢结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝 土结构的重要材料。
❖ 十八、十九世纪，建筑钢材、水泥、混凝土和钢筋 混凝上相继问世而成为不可替代的结构材料
❖ 二十世纪出现了预应力混凝土。 ❖ 21世纪，高性能混凝土将作为主要结构材料得到广
泛应用。
2. 道路工程材料的发展趋势
❖ (1) 高性能材料 研制具有轻质、高强度、高耐久性、高耐 火性、高抗震性、高保温性、高吸声性、优异的装饰性及防 水性的材料，对提高道路建筑物的安全性、适用性、艺术性、 经济性及使用寿命等有着非常重要的作用。